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温度上升超过1.5度多可怕?欧洲氢能路线图:“从头干”

发布时间: 2019-04-12 10:52     来源: 赛迪研究院

去年,一张北极熊的照片,传遍了全球。
 
它连续游了9天(232小时)后,687公里,才找到一块能承受它重量的浮冰,终于可以趴着喘口气。
 
全球正在变暖!而可能带来的灾难——海平面上升、冰川退缩、暴风雨、干旱、水灾、物种灭绝等,已经开始展示它的狰狞面目。
 
《巴黎气候协议》中各国曾将认为,2100年前,将升温目标控制在2度内。但全球暖化的灾害比预期来得更快,更严重。
 
于是,近来,新的观点都认为,将温度变化控制在1.5度之内,才是相对安全的。
 
原来是2度,现在调成1.5了,不要小瞧这0.5度的差别,超过1.5度,极端气温升高,海平面上升和生物多样性严重丧失等重大气候影响的后果,意味着1000万甚至更多的人,面临生命的威胁。
 
那么,人类能做到吗?
 
政府间气候变化专门委员会(IPCC)的报告强调了彻底降低碳排放的紧迫性:为了全球升温不超过1.5摄氏度,到2030年(与2010 年水平相比)排放量必须下降45%。
 
而到2050年,人类必须实现“零排放”。
 
如何才能“逆转碳排放”?欧洲的许多国家,将全面禁售汽油车和柴油车。
 
2017年,英国政府追随法国等欧洲国家的脚步正式宣布,2040年起,将全面禁售汽油车和柴油车。在环境保护政策上,英国政府的目标是到2050年时,该国的碳排放量比1990年的水平减少80% 以上。
 
而北欧的挪威则提出了更具雄心的标准——到2020年新乘用车的平均CO₂不得超过85g/km。他们给自己制定全面禁售燃油车的时间节点为2025年。
 
事实上,欧洲各国从2010年左右开始,就制定了各类发展规划,在2016年,德国政府甚至已经开始讨论2030年前消灭所有燃油车的法案。
 
当然,低碳减排,绝不仅仅是改变汽车就可以了,在运输、工业和建筑领域燃气系统以及交通系统(不止是私家车)都急需“脱碳”。
 
实现这个计划,需要一个大规模的应用。虽然,它不是唯一的脱碳杠杆,但它是其他技术系列中必不可少的杠杆。
 
那就是氢能。元素周期表里“头一个元素”。也就是说,欧洲打算“从头开干”。
 
氢能不是个新鲜的东西。
 
氢是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,因此氢能被称为人类的终极能源。
 
如把海水中的氢全部提取出来,将是地球上所有化石燃料热量的9000 倍。
 
氢的燃烧效率非常高,只要在汽油中加入4% 的氢气,就可使内燃机节油40%。
 
早在1970年,美国通用汽车公司的技术研究中心就提出了“氢经济”的概念。1976年美国斯坦福研究院就开展了氢经济的可行性研究。氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。
 
美国政府已明确提出氢计划,宣布今后4年政府将拨款17亿美元支持氢能开发。美国计划到2040年美国每天将减少使用1100万桶石油,这个数字正是现在美国每天的石油进口量。
 
而欧洲也意识到,没有氢能,欧盟很可能将无法实现脱碳目标。
 
在运输、工业和建筑领域,氢能是大规模脱碳的最佳(或唯一)选择。 
 
为什么?
 
首先,连接欧洲工业、为欧盟家庭提供超过40%的供暖和15%的电力的天然气电网的脱碳需要氢能。
 
沼气虽然是重要的能源,但无法达到所需的规模。但需要在旧建筑物中进行昂贵的改装,甚至难以实现。
 
其次,在交通运输方面,氢能是卡车、公共汽车、轮船、火车、大型汽车和商务车最有前途的脱碳选择。
 
第三,在工业生产中,可以通过燃烧氢气来产生高量级的热量,也可以在一些生产过程中使用燃料作为原料,可直接或与二氧化碳一起作为合成燃料或者电燃料。
 
再次,氢气将通过提供一种跨部门、跨时间、跨地点的灵活转移能源的机制,在向可再生能源转型的过程中发挥系统性作用。
 
最后,向氢能转型迎合了客户的偏好,且极具便捷性。这也是特别关键的,因为如果不能满足客户低碳替代品的需求,就可能会面临客户不再订购的难题。
 
欧盟燃料电池和氢能联盟发布的《欧洲氢能路线图-欧洲能源转型的可持续化发展途径》的报告,描述了欧盟为实现控温2摄氏度目标而部署氢能的宏伟构想。
 
这一构想基于全球氢能委员会的观点,由欧洲氢气公司(代表欧洲氢和燃料电池行业)提供数据支持,更具体地说,活跃在氢和燃料电池技术领域的17家成员公司为其提供了数据。
 
在各个行业中,预计2050年欧洲可能产生约2250太瓦时(TWh)的氢能,约占欧盟总能源需求的四分之一。
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这些能源将为大约4200万辆大型汽车,170万辆卡车,大约25万辆公共汽车以及5500多辆火车提供燃料。
 
它可为超过5200万户家庭供热(约465太瓦时),并可满足高达10% 的建筑用电需求。在工业中,大约160太瓦时的氢能将产生高量级的热能,另外140 太瓦时的氢能将以直接还原铁的形式取代炼钢过程中所需的煤。
 
到2050年,120太瓦时的氢能将与捕获的碳或生物质中的碳相结合,还将作为40吨化学品的生产合成原料。
 
实现这一愿景需要欧盟在2050年之前减少约5.6亿吨二氧化碳排放——相当于实现2摄氏度方案所需减排量的一半。
欧盟需要在2050年将其二氧化碳排放量从目前的35亿吨减少到7.7亿吨。部署现行技术和欧洲国家与能源和气候相关的措施将缩小约60%的差距。 
 
预计到2030年,氢能的部署将为欧盟公司打造1300亿欧元的燃料和相关设备的产业,到2050年产业规模将达到8200亿欧元。
 
它将作为新氢能经济全球竞争的跳板,为欧盟产业打造本地化市场。2030年的出口潜力预计将达700亿欧元,净出口额将达到500亿欧元。
 
总之,到2030年,欧盟氢能产业可以为约100万高技术工人提供就业机会,到2050年,这一数据将达到540万。
 
随着氢能和燃料电池在技术上为大多数细分市场做好准备,现在应该开始加速行动,欧盟产业必须扩大规模以降低成本,并在全球能源转型经济中占据领先地位。
 
对于电动汽车来说,“well- to-tank”的排放取决于混合动力,取决于汽车在哪个国家充电。
 
对于燃料电池电动汽车来说,“well-to-tank”的排放取决于制氢技术。 
 
 
当使用碳捕获和碳储存技术从天然气中提取氢气时,燃料电池电动汽车的排放量比使用内燃机的车辆少40%- 45%。
 
随着氢的生产转换到完全脱碳时,燃料电池电动汽车的排放量也会下降,直到它们几乎不含二氧化碳。
 
鉴于燃料电池汽车的这些优点,它们最适合用于大型轿车、商务车、卡车和公交车。

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